Unlocking Nature’s Defense: How Corn Plants Combat Arsenic Contamination

The University of Basel, in collaboration with the University of Bern, conducted a study on the impact of arsenic contamination on crops, particularly focusing on corn plants. Arsenic, a toxic element found naturally in soils, poses a significant threat to agriculture and human health, as it accumulates in the food chain. The study, published in PNAS, reveals a mechanism employed by corn plants to mitigate arsenic uptake: the secretion of benzoxazinoids by their roots.

Arsenic contamination is a global issue, prevalent in regions like Southeast Asia and even in certain areas of Switzerland. The similarity between arsenic and phosphorus poses a challenge for plants, as they absorb both elements through the same transport channels in their roots. This results in arsenic accumulation in the plant biomass and subsequently in the food chain, leading to health risks such as neurological damage and cancer.

However, the study demonstrates that corn plants release benzoxazinoids, compounds known for their arsenic-reducing properties, into the soil through their roots. Experiments conducted on corn plants grown in arsenic-free soil and arsenic-contaminated soil confirmed that benzoxazinoid-producing corn accumulated significantly less arsenic in their biomass compared to corn without this capability. Additionally, when benzoxazinoids were added to the soil, even corn plants without the ability to produce them were protected from arsenic toxicity.

Further analysis indicated that the presence of benzoxazinoids in the soil led to the transformation of arsenic into a less toxic form, preventing its uptake by plant roots. Although the exact chemical processes involved are still unclear, the study suggests that benzoxazinoids play a crucial role in mitigating arsenic toxicity in crops.

The findings hold promise for addressing arsenic contamination in agricultural settings. Cultivating corn varieties that naturally release higher levels of benzoxazinoids could reduce arsenic uptake in crops, thereby minimizing its entry into the food chain. This could be achieved through conventional breeding techniques or targeted genetic modifications. Overall, the study provides valuable insights into how plants can adapt to and mitigate the impacts of environmental contaminants on agriculture and human health.

Porumbul poate decontamina solul poluat cu Arsen

Universitatea Basel, în colaborare cu Universitatea Bern, a efectuat un studiu asupra impactului contaminării cu arsenic asupra culturilor agricole, concentrându-se în special pe plantele de porumb. Arsenul, un element toxic identificat în mod natural în soluri, reprezintă o amenințare semnificativă pentru agricultură și sănătatea umană, deoarece se acumulează în lanțul alimentar. Studiul, publicat în PNAS, dezvăluie un mecanism utilizat de plantele de porumb pentru a reduce absorbția de arsenic: secreția de benzoxazinoide prin rădăcinile lor.

Contaminarea cu arsenic este o problemă globală, răspândită în regiuni precum Asia de Sud-Est și chiar în anumite zone din Elveția. Similaritatea dintre arsenic și fosfor reprezintă o provocare pentru plante, deoarece acestea absorb ambele elemente prin aceleași canale de transport din rădăcini. Aceasta duce la acumularea arsenicului în biomasa plantei și ulterior în lanțul alimentar, ducând la riscuri pentru sănătate cum ar fi leziunile neurologice și cancerul.

Cu toate acestea, studiul demonstrează că plantele de porumb eliberează benzoxazinoide, compuși cunoscuți pentru proprietățile lor de reducere a arsenicului, în sol prin rădăcinile lor. Experimentele efectuate pe plante de porumb crescute în sol fără arsenic și sol contaminat cu arsenic au confirmat că plantele de porumb care produc benzoxazinoide au acumulat semnificativ mai puțin arsenic în biomasa lor în comparație cu porumbul fără această capacitate. În plus, atunci când benzoxazinoidele au fost adăugate în sol, chiar și plantele de porumb fără capacitatea de a le produce au fost protejate de toxicitatea arsenicului.

Analizele suplimentare au indicat că prezența benzoxazinoidelor în sol a condus la transformarea arsenicului într-o formă mai puțin toxică, împiedicându-i absorbția de rădăcinile plantelor. Deși procesele chimice exacte implicate sunt încă neclare, studiul sugerează că benzoxazinoidele joacă un rol crucial în reducerea toxicității arsenicului în culturile agricole.

Descoperirile promit o abordare nouă pentru contaminarea cu arsenic în mediile agricole. Cultivarea unor varietăți de porumb care eliberează în mod natural nivele mai mari de benzoxazinoide ar putea reduce absorbția arsenicului în culturi, minimizând astfel intrarea acestuia în lanțul alimentar. Acest lucru ar putea fi realizat prin tehnici de îmbunătățire convenționale sau prin modificări genetice direcționate. În ansamblu, studiul oferă insight-uri valoroase despre modul în care plantele se pot adapta și contracara impactul contaminanților mediului asupra agriculturii și sănătății umane